新高中物理 第一章 4 法拉第电磁感应定律课件 粤教版选修32.ppt

第一章 电磁感应 目标定位 1 理解和掌握法拉第电磁感应定律 并能应用于计算感应电动势的大小 2 能够运用e blv或e blvsin 计算导体切割磁感线时的感应电动势 3 知道反电动势的定义和在生产中的应用 学案4法拉第电磁感应定律 知识探究 自我检测 一 法拉第电磁感应定律 知识探究 1 在图1所示实验中 以相同速度分别将一根和两根同向条形磁铁快速插入或拔出螺线管 灵敏电流计指针的偏转角度有什么不同 可以得出什么结论 问题设计 图1 答案将一根条形磁铁快速插入或拔出螺线管时灵敏电流计指针的偏转角度小 而以相同速度 即在保证磁通量变化所用时间相同的情况下 换用两根同向条形磁铁快速插入或拔出螺线管时灵敏电流计指针的偏转角度大 由此可以得出结论 在磁通量变化所用时间相同时 感应电动势e的大小与磁通量的变化量 有关 越大 e越大 2 在图1所示实验中 保证磁通量变化量相同 将两根同向条形磁铁快速或慢速插入螺线管 灵敏电流计指针的偏转角度有什么不同 可以得出什么结论 答案将两根条件磁铁快速插入螺线管时灵敏电流计指针的偏转角度大 将两根条形磁铁慢速插入螺线管时灵敏电流计指针的偏转角度小 由此可以得出结论 在磁通量变化量相同时 感应电动势e的大小与磁通量的变化所用的时间 t有关 t越小 e越大 3 结合上面2个实验 可以得到什么结论 答案实验表明 感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢有关 要点提炼 1 内容 闭合电路中感应电动势的大小 跟穿过这一电路的成正比 2 公式 e n其中n为 总是取值 一般用来求 t时间内感应电动势的 磁通量的变化率 线圈匝数 绝对 平均值 3 对法拉第电磁感应定律的理解 没有 斜率 斜率 3 产生感应电动势的那部分导体相当于 如果电路没有闭合 这时虽然没有 但感应电动势依然存在 电源 感应电流 二 导线切割磁感线时的感应电动势 问题设计 如图2所示 闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中 磁感应强度为b ab的长度为l ab以速度v匀速切割磁感线 求回路中产生的感应电动势 图2 答案设在 t时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1 如图所示 这时线框面积的变化量为 s lv t穿过闭合电路磁通量的变化量为 b s blv t根据法拉第电磁感应定律得 1 当导体平动切割磁感线时 即b l v两两垂直时 如图3所示 e blv 2 公式中l指 即导体在与v垂直的方向上的投影长度 要点提炼 图3 垂直 有效切割长度 图4 图4甲中的有效切割长度为 l 图乙中的有效切割长度为 l 图丙中的有效切割长度为 沿v1的方向运动时 l 沿v2的方向运动时 l r 如图5所示 如果长为l的直导线的运动方向与直导线本身是垂直的 但与磁感线方向有一个夹角 90 则此时直导线上产生的感应电动势表达式是什么 延伸思考 图5 答案如图所示 可以把速度v分解为两个分量 垂直于磁感线的分量v1 vsin 和平行于磁感线的分量v2 vcos 后者不切割磁感线 不产生感应电动势 前者切割磁感线 产生的感应电动势为e blv1 blvsin 典例精析 一 法拉第电磁感应定律的理解 例1下列几种说法中正确的是 a 线圈中磁通量变化越大 线圈中产生的感应电动势一定越大b 线圈中磁通量越大 线圈中产生的感应电动势一定越大c 线圈放在磁场越强的位置 线圈中产生的感应电动势一定越大d 线圈中磁通量变化越快 线圈中产生的感应电动势一定越大解析感应电动势的大小和磁通量的大小 磁通量变化量的大小以及磁场的强弱均无关系 它由磁通量的变化率决定 故选d d 例2一个200匝 面积为20cm2的线圈 放在磁场中 磁场的方向与线圈平面成30 角 若磁感应强度在0 05s内由0 1t增加到0 5t 在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是 wb 磁通量的平均变化率是 wb s 线圈中的感应电动势的大小是 v 解析磁通量的变化量为 b ssin 0 5 0 1 20 10 4 0 5wb 4 10 4wb 答案4 10 48 10 31 6 例3如图6甲所示 平行导轨mn pq水平放置 电阻不计 两导轨间距d 10cm 导体棒ab cd放在导轨上 并与导轨垂直 每根棒在导轨间的电阻均为r 1 0 用长为l 20cm的绝缘丝线将两棒系住 整个装置处在匀强磁场中 t 0的时刻 磁场方向竖直向下 丝线刚好处于未被拉伸的自然状态 此后 磁感应强度b随时间t的变化如图乙所示 不计感应电流磁场的影响 整个过程丝线未被拉断 求 1 0 2 0s的时间内 电路中感应电流的大小与方向 图6 解析 答案1 0 10 3a顺时针 由楞次定律可知电流方向为顺时针方向 2 t 1 0s时 丝线的拉力大小 解析导体棒在水平方向上受丝线拉力和安培力平衡由题图乙可知t 1 0s时b 0 1t则ft f安 bid 1 0 10 5n 答案1 0 10 5n 三 公式e blv的应用 例4试写出如图7所示的各种情况下导线中产生的感应电动势的表达式 导线长均为l 速度为v 磁感应强度均为b 图 3 4 中导线垂直纸面 图7 答案 1 e 0 2 e blv 3 e 0 4 e blvcos 课堂要点小结 自我检测 1 对法拉第电磁感应定律的理解 如图8所示 闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中 匀强磁场的磁感应强度随时间变化 下列说法正确的是 a 当磁感应强度增加时 线框中的感应电流可能减小b 当磁感应强度增加时 线框中的感应电流一定增大c 当磁感应强度减小时 线框中的感应电流一定增大d 当磁感应强度减小时 线框中的感应电流可能不变 1 2 3 图8 4 1 2 3 解析由法拉第电磁感应定律可知 感应电流的大小取决于磁通量的变化率 与磁感应强度的增与减无关 选项a d正确 答案ad 4 2 公式的应用 单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动 转轴垂直于磁场 若线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图9所示 则o d过程中 a 线圈中o时刻感应电动势最大b 线圈中d时刻感应电动势最大c 线圈中o至d时间内的平均感应电动势为0 4vd 线圈中o至e时间内的平均感应电动势为0 4v 1 2 3 图9 4 1 2 3 答案abd 4 3 公式e blv的应用 如图10所示 在竖直向下的匀强磁场中 将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出 设运动的整个过程中不计空气阻力 则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将 a 越来越大b 越来越小c 保持不变d 无法确定 1 2 3 图10 4 解析金属棒做平抛运动 水平速度不变 且水平速度即为金属棒垂直切割磁感线的速度 故感应电动势保持不变 答案c 1 2